微源服务：核酸药物研发生产工艺中质量属性与控制

核酸药物作为继小分子化药和抗体药物之后的第三次新药研发浪潮的代表，正以其独特的作用机制和平台化技术优势，深刻改变着遗传病、肿瘤、传染病等重大疾病的治疗格局。

01.核酸药物概述与分类

核酸药物主要通过干预基因的表达来实现治疗目的，其作用靶点为RNA或DNA。根据结构和机制，主要分为两大类：小核酸药物和信使RNA（mRNA）药物。

小核酸药物

小核酸药物主要指寡核苷酸药物，长度通常小于30个核苷酸（nt），通过碱基配对特异性靶向目标mRNA，调控其功能。目前研发焦点集中于：

小干扰RNA（siRNA）：通过RNA干扰（RNAi）通路，引导靶mRNA降解，从而沉默致病基因。其发展得益于关键技术的突破：一是化学修饰（如2'-O-甲基、2'-氟修饰、硫代磷酸酯骨架）以增强稳定性和抵抗核酸酶降解；二是高效的递送系统，如GalNAc（N-乙酰半乳糖胺）偶联技术可特异性靶向肝细胞，脂质纳米颗粒（LNP）则用于肝外组织递送。代表药物包括全球首款siRNA药物Patisiran（用于hATTR淀粉样变性，LNP递送）以及Givosiran、Inclisiran等。

反义寡核苷酸（ASO），单链寡核苷酸，通过结合靶mRNA诱导其降解或调控前体mRNA的剪接（如外显子跳跃）。ASO通常依赖化学修饰（如硫代磷酸酯骨架、2'-MOE、PMO）来增强稳定性和细胞摄取，多数无需复杂递送载体。代表药物有Spinraza（Nusinersen，用于脊髓性肌萎缩症，鞘内注射）、Tegsedi（Inotersen）等。

mRNA药物

通过将编码特定蛋白质的mRNA导入细胞，利用宿主细胞的翻译系统生产目标蛋白，从而实现治疗或预防目的。

mRNA药物可分为预防性疫苗、治疗性疫苗和蛋白替代/基因疗法。其核心技术挑战在于稳定性与递送：通过优化5'帽结构、3'poly(A)尾及非翻译区序列增强mRNA稳定性；使用LNP等递送系统保护mRNA并促进其进入细胞。在肿瘤免疫治疗（如个体化癌症疫苗）、蛋白替代疗法（如治疗囊性纤维化）等领域展现出巨大潜力。

02.研发阶段的关键技术要点

成功的核酸药物研发依赖于一系列关键技术的突破与整合，贯穿于非临床研究到生产工艺的各个环节。

Part.1 药物设计与成药性优化

01.化学修饰：是提高核酸稳定性、降低免疫原性、增强活性的核心。从第一代的硫代磷酸酯骨架修饰，到第二代的核糖修饰（2'-OMe,2'-MOE,2'-F），再到第三代的锁核酸（LNA）、磷酰二胺吗啉寡核苷酸（PMO）等联合修饰，不断进化以平衡稳定性、效力和毒性。

02.递送技术：是解决核酸细胞膜穿透性和靶向性的关键。除上述GalNAc偶联（肝靶向）和LNP（广泛适用）外，还有局部注射（如玻璃体内、鞘内注射用于ASO）、抗体/适配体偶联（实现组织特异性靶向）等多种策略。

Part.2 临床安全性评价策略

核酸药物的非临床研究需遵循ICH相关指导原则（如S6(R1)），并考虑其特殊性：

01.种属选择：至少需要一个相关动物种属（药理学活性可比），通常为大鼠/小鼠和非人灵长类。需进行靶点序列同源性分析和药理学活性验证。

02.毒性关注点：需系统评估杂交依赖性毒性（靶点毒性、脱靶毒性）和非杂交依赖性毒性（如补体激活、凝血异常、免疫刺激、组织蓄积相关毒性）。

03.研究内容：包括药效学、药代动力学/毒代动力学（重点关注组织分布）、安全药理学、重复给药毒性、遗传毒性、生殖毒性、免疫毒性、致癌性等。策略上可采用分阶段、渐进式推进，例如对于个别严重疾病个体化ASO，监管机构可能允许简化的非临床方案。

Part.3 生产工艺与质量控制CMC

CMC是确保药物质量、安全性和有效性的基石，也是监管审查的重点。

01.小核酸药物（化药路径）：主流采用固相合成工艺。关键在于起始物料（核苷单体）的质量控制、冗长合成循环中杂质的控制（如缺失/增加序列的寡核苷酸、不完全去保护产物）以及纯化工艺。杂质限度可参考寡核苷酸安全工作组（OSWG）的建议（鉴定限1.0%，界定限1.5%）。制剂需关注载体的质量控制（如LNP的组成、粒径、包封率）。

02.mRNA药物（生物制品路径）：生产涉及DNA模板制备、体外转录（IVT）、加帽加尾、纯化和LNP包裹等多个步骤。关键质量属性包括mRNA序列完整性、加帽率、poly(A)尾长度、dsRNA杂质含量、LNP的粒径分布、包封率、脂质组成等。工艺优化（如通过DoE提高IVT产率、减少dsRNA）至关重要。

03.核酸药物质量研究检测策略

序列与修饰检测

▪ 质谱技术（LC-MS/MS）：通过分子量测定，精准分析化学修饰位点和修饰率。

▪ 毛细管电泳（CE）：高效分离不同长度的核酸片段，定量截短体或延伸体，验证序列完整性。

▪ 超高效液相色谱（UPLC）：反相高通量系统快速分离核酸与小分子杂质；离子交换层析（IEX）、惰性化系统构建核酸稳定化修饰分析平台。
▪ 体积排阻HPLC（SEC-HPLC）：检测聚合体或降解产物。

▪ 毛细管凝胶电泳（CGE）：高分辨率分析链长均一性，精准定量全长产物占比。

杂质检测

▪ 工艺相关杂质检测：离子色谱（IC）检测合成过程中残留的盐类、小分子杂质；电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）检测残留金属催化剂，如合成过程中使用的钯、铂；核酸药物为注射剂，内毒素含量需≤0.5EU/mL，避免发热反应，通过鲎试剂法检测内毒素。

▪ 产品相关杂质检测：通过底物降解法检测生产过程中残留的核酸酶，避免药物降解；聚合体检测SEC-HPLC或CGE定量聚合体含量；若为重组核酸药物，检测宿主细胞蛋白（HCP）、宿主细胞DNA（HCD）残留。

另外在核酸药物开发中核酸单体中存在着一些特殊杂质，需要在方法开发时尽可能地分离这些未知的杂质。避免任何未知或已知杂质通过合成过程带入最终的核酸API中且难以纯化。种种这些细微之处需要特别关注，以确保最终产品的质量和安全性。

04.总结

核酸药物融合了前沿生物学、化学、递送技术和严谨法规科学的复杂路径。从靶点选择、化学修饰与递送技术的创新，到非临床研究的精心设计，再到符合全球监管要求的临床试验与CMC开发，每一个环节都至关重要。

近年来已成为多种疾病的潜在治疗方案，是生物制药创新的战略性前沿领域，许多制药公司、科研机构都在积极投入核酸药物的研究和开发。

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